太平兴国四年（公元979年）初，宋太宗亲率大军，兵分四路进攻北汉。他吸取后周世宗柴荣北伐失败的教训，先派出邢州判官郭进为太原、石岭关都部署，将辽朝援军拦截住，然而兵围北汉都城太原，断绝城中一切供应。结果北汉与宋军苦战至五月，苦等也无外援，北汉国主刘继元只好上表投降，北汉灭亡。这样，从907年朱温灭唐建立后梁，至公元979年宋灭北汉，持续了几十年的五代十国割据局面终于结束了。
宋太宗灭了北汉，信心倍增，就打算收复被后晋石敬瑭割让给契丹的燕云十六州。太平兴国四年（公元979年）六月，宋军灭掉北汉后，根本没有休整，就直接讨伐辽国。汉人把守的易州和涿州，很快就被攻破，宋太宗挥师直抵辽国南京（今北京）城南。宋军的进攻遭到了守城辽将耶律学古的顽强抵抗，双方相持不下。此时辽国名将耶律斜轸和耶律休哥率领的援军赶到。辽宋两军在高粱河展开大战，宋军被耶律斜轸和耶律休哥前后夹击，纷纷败退，宋太宗也险些被耶律休哥俘虏。后来宋太宗带着残兵败将，仓皇逃往涿州。
史家点评：
帝沈谋英断，慨然有削平天下之志。
——元·脱脱《宋史》